帶有信號調節的功率放大器的制造方法
【專利摘要】裝置(500)包括具有第一路徑(523)和第二路徑(517)的放大器(503)以及連接到所述第一路徑的第一可變衰減器(521)。所述裝置包括耦接到所述第一可變衰減器的控制器(527)。所述控制器被配置來確定至所述放大器的輸入信號(507)的幅值。當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，所述控制器被配置來將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值。當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，所述控制器被配置來將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值。所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
【專利說明】帶有信號調節的功率放大器
【技術領域】
[0001]本發明主題的實施例涉及可以具有改善的效率的放大器，更具體地，涉及可以具有改善的信號調節以提供改善的放大器效率和性能的放大器。
【背景技術】
[0002]多赫蒂(Doherty)放大器是常用于無線通信系統的放大器。當今，例如，多赫蒂放大器越來越多地被應用于實現無線通信網絡操作的基站中。多赫蒂放大器適于在這類應用中使用，因為該放大器包括獨立的放大路徑(通常是載波路徑和峰值路徑)。這兩個路徑被配置來在不同類下進行操作。更具體地說，載波放大路徑通常以AB類模式操作，而峰值放大路徑被偏置以使得其以C類模式操作。與平衡放大器相比，這就在無線通信應用中經常遇到的功率水平下，改善了放大器的功率附加效率和線性。
[0003]通常，功率分離器將輸入信號提供給多赫蒂放大器中的每個放大路徑。功率分離器或信號分離器或劃分器是已知的，并且顧名思義，其被用于將信號劃分或分離成具有已知的、預定的幅值和相位關系的兩個或更多個信號。
[0004]在多赫蒂放大器中，通常期望放大器表現出高效率。然而，在常規的多赫蒂放大器中，每個路徑中放大器開始傳導或運作的方式可能降低放大器的整體效率。
【發明內容】
[0005]根據本公開的一個實施例，提供了一種裝置，包括:具有第一路徑和第二路徑的放大器，連接到所述第一路徑的第一可變衰減器；耦接到所述第一可變衰減器的控制器，所述控制器被配置來:確定至所述放大器的輸入信號的幅值，當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
[0006]根據本公開的另一個實施例，提供了一種系統，包括:具有載波路徑和峰值路徑的多赫蒂放大器，所述多赫蒂放大器包括載波放大器和峰值放大器，所述載波放大器被配置來放大從所述載波路徑接收的信號，所述峰值放大器被配置來放大從所述峰值路徑接收的信號的；耦接到所述載波路徑和所述峰值路徑的功率分離器；連接到所述峰值路徑的第一可變衰減器，耦接到所述第一可變衰減器的控制器，所述控制器被配置來:確定至所述多赫蒂放大器的輸入信號的幅值，當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
[0007]根據本公開的又一個實施例，提供了一種方法，包括:確定至放大器的輸入信號的幅值，所述放大器包括連接到所述放大器的第一路徑的第一可變衰減器；當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]在附圖中，類似的參考符號貫穿各單獨視圖表示相同或功能相似的元素，附圖連同下面的詳細說明被并入并形成說明書的一部分，附圖用于進一步說明根據本發明主題的各種實施例，以及解釋根據本發明主題的各種原理以及優點。
[0009]圖1示出了包括主或載波路徑和峰值路徑的常規多赫蒂放大器的布置。
[0010]圖2A和圖2B是示出了常規多赫蒂放大器的理想化的操作的圖，其中載波放大器和峰值放大器被建模為理想的電壓和電流源。
[0011]圖3A和圖3B分別示出了被修改的圖2A和圖2B的圖以示出多赫蒂放大器的實際操作。
[0012]圖4A是示出了放大器裝置的多個am/am曲線的圖。
[0013]圖4B是示出了放大器裝置的多個am/pm曲線的圖。
[0014]圖5示出了在放大器的每個路徑上具有可變衰減器和相移器的雙路徑放大器。
[0015]圖6A是示出了可以怎樣根據輸入信號RFIN的幅值設置可變衰減器的衰減的圖。
[0016]圖6B是示出了可以怎樣根據輸入信號RFIN的幅值設置相移器的相移的圖。
[0017]圖7A是示出了可以怎樣根據輸入信號RFIN的幅值設置第二可變衰減器的衰減的圖。
[0018]圖7B是示出了可以怎樣根據輸入信號RFIN的幅值設置第二相移器的相移的圖。
[0019]圖8A和圖SB是描繪了理想化的多赫蒂放大器、常規的多赫蒂放大器、以及如在此所討論的包括由控制器操控的可變衰減器和相移器的多赫蒂放大器的操作的圖。
[0020]圖9是示出了可以怎樣根據至放大器的輸入信號的幅值設置至峰值放大器的選通偏置調制輸入的輸入的圖。
[0021]圖10是示出了結合圖9所示的選通偏置調制修改可變衰減器的衰減的方法的圖。
[0022]圖1lA和圖1lB是分別示出了多個am/am和am/pm失真曲線的圖。
[0023]圖12是包括一個載波路徑和兩個峰值路徑的三路徑多赫蒂放大器的簡化圖示。
[0024]圖13A和圖13B是示出了用于修改多路徑放大器裝置的第一路徑中的衰減和相移的方法的圖。
[0025]圖14A和圖14B是示出了用于修改多路徑放大器裝置的第二路徑中的衰減和相移的方法的圖。
[0026]圖15A和圖15B是示出了用于修改多路徑放大器裝置的第三路徑中的衰減和相移的方法的圖。
【具體實施方式】
[0027]總的來說，本公開描述了的發明主題的實施例，其涉及可以具有改善的效率的放大器，更具體地，涉及可以具有改善的信號調節以提供改善的放大器效率和性能的放大器。
[0028]在本公開中，結合多赫蒂放大器描述系統的實施例，然而應理解，在本公開中，在各種實施例中，多赫蒂放大器可以被替代的雙路徑或多路徑放大器所取代。
[0029]本公開被提供用于以使得能夠實現的方式進一步解釋在申請提出時實現和使用根據本發明的各種實施例的最佳模式。本公開還用于增強對發明原理及其優點的理解和認識，而不是以任何方式限制本發明的范圍。
[0030]還應理解，關系術語(例如，第一和第二，頂和底等等，如果有的話)的使用，僅僅用于將一實體或活動與另一實體或活動區分開，并不必然需要或暗示在這些實體或活動之間的任何實際的這種關系或順序。
[0031]很多發明功能和很多發明原理最佳地用集成電路(IC)或在集成電路(IC)中實現，其中所屬集成電路可以包括專用IC或具有集成的處理或控制或其它結構的集成電路。可以預期，本領域普通技術人員在這里所公開的概念和原理的指引下，將能夠容易地以最少的實驗生成這樣的IC和結構，雖然可能有由例如可用時間、當前技術和經濟考慮等引起的很多設計選擇和大量的努力。因此，為了簡潔和最小化使根據下述本發明的實施例的原理和概念模糊的任何風險，對這些結構和IC的進一步討論(如果有的話)將限于關于多種實施例的原理和概念的實質性要點。
[0032]多赫蒂放大器被用于很多無線應用中，這是由于該放大器能夠在寬的輸出功率范圍上實現高的效率，并且可以通過使用各種線性化方案實現所需的線性度。在很多實現方式中，多赫蒂放大器包括兩個放大器，載波或主放大器以及峰值放大器。在對稱多赫蒂放大器中，載波和峰值放大器大小相同。當今，對稱多赫蒂放大器是常用的，但是采用了比載波放大器大的峰值放大器的非對稱多赫蒂放大器提供了附加的效率改善的可能性。
[0033]在多赫蒂放大器中，在輸入或功率分離器處將輸入信號在主和峰值放大路徑或電路之間進行分離。分離的信號隨后分別由多赫蒂放大器的主和峰值放大器放大，并在輸出級處組合。當組合主和峰值放大器的輸出時，可能期望對多赫蒂裝置的輸入分離器的相位和幅值或衰減做出細微調整，以在放大器的每條路徑的輸出間提供優化的平衡。為了促進這一調整，多赫蒂放大器可以包括可調節功率劃分器或分離器，其可以用于精細調節至主和峰值放大器兩者的輸入信號的配置。多赫蒂放大器也可以包括可調節相位延遲和/或幅值調節，其被配置來選擇性地修改多赫蒂放大器的一個或多個路徑之一的相移和/或幅值。
[0034]圖1示出了包括主路徑或載波路徑和峰值路徑的常規多赫蒂放大器的布置10。如圖1中所示，功率分離器12耦接到多赫蒂放大器10的主路徑或載波路徑14和多赫蒂峰值路徑16。功率分離器12被配置來將輸入信號18(例如，射頻輸入(RFIN))劃分成多個分別沿著不同放大路徑傳輸的信號。每個放大路徑可以包括多個衰減器、相移器和/或放大器。在圖1中，功率分離器12產生兩個輸出信號。
[0035]在一個實現方式中，功率分離器12可以包括功率劃分器，其具有用于接收輸入射頻信號的輸入，以及第一和第二劃分器輸出。當連接到對稱多赫蒂放大器時，功率分離器12可以將在輸入18處接收的輸入信號劃分或分離成兩個非常相似的(在某些實施例中，具有相等功率)的信號。然而，在其它情況下，功率分離器12可以輸出具有不相等的功率的信號。
[0036]功率分離器12的輸出連接到主或載波放大器20和峰值放大器22。載波放大器20的輸入通過匹配網絡或電路(未示出)耦接到功率分離器12的第一輸出。峰值放大器22的輸入通過匹配網絡或電路(未示出)耦接到功率分離器12的第二輸出。如本領域普通技術人員根據此處描述將理解的，載波和峰值放大器20和22可以包含相對較低功率水平(power level)放大和相對較高功率水平放大的一個或多個級。
[0037]阻抗變換器或λ /4傳輸線相移元件24被連接在載波放大器20的輸出和求和節點之間，峰值放大器22的輸出也耦接到該求和節點。在一些實現方式中，通過由相移元件26引入的存在于路徑16上的90度相對相移來補償由元件24引入的相移。
[0038]包括阻抗28的阻抗網絡，起到將適當的負載阻抗呈現給每個載波放大器20和峰值放大器22，并將由每個放大器產生的信號在共用輸出節點進行組合的作用。輸出負載30 (例如，50歐姆)被連接到載波放大器20和峰值放大器22的輸出。
[0039]放大器10被配置為使得載波放大器20給低電平輸入信號提供放大，并且放大器20和22組合地操作以給高輸入電平的信號提供放大。在一個實現方式中，載波放大器20被配置來放大從主路徑14接收的信號，而峰值放大器22被配置為僅在當至放大器的輸入信號超過預定閾值(在這里被稱為轉變點α)時放大從峰值路徑16接收的信號，如下所述。
[0040]這可以例如通過偏置載波放大器20以使載波放大器20以AB類模式操作，以及偏置峰值放大器22以使峰值放大器22以C類模式操作來實現。
[0041]由于圖1中描繪的多赫蒂放大器10的結構能夠在擴展的輸入信號范圍上高效率傳送，所以其被廣泛用于通信系統中。該結構也可以使用數字預失真(DPD)技術良好地進行線性化。
[0042]圖2Α和圖2Β是示出了常規多赫蒂放大器的理想化操作的圖，其中載波放大器和峰值放大器被建模為理想的電壓和電流源。在圖2Α中，縱軸表示位于圖1的載波放大器20和峰值放大器22的輸出節點處的電壓和Vpeaking,而橫軸表不歸一化的輸入信號電壓vin/vin max (如圖1中所標識的)，其中Vin被對最大輸入電壓Vin max歸一化。在圖2B中，縱軸表不電流Ipeaking和IeaITier(如圖1中所標識的)，而橫軸表不歸一化的輸入電壓Vin/vin—max。電流和Ipeaking是從零到導致Vin/vin—max等于一的較高值掃描輸入功率的結果。在兩個圖中，電壓和電流值已被圍繞大約1.0伏特(V)或安培㈧的值歸一化。圖2A和圖2B中所描繪的曲線表示理想化的載波和峰值放大器的所有可能的工作點。在圖2A中，線200示出了載波放大器的電壓，而線202示出了峰值放大器的電壓。在圖2B中，線204示出了載波放大器的電流，而線206示出了峰值放大器的電流。
[0043]圖2A和圖2B中所示的多赫蒂放大器的操作是根據眾所周知的一階概念，其中當不飽和時，載波放大器20和峰值放大器22被建模為電流源，以及當飽和時，被建模為電壓源。在低于轉變點α的低輸入功率水平處，由于峰值放大器22的C類偏置，放大器10的峰值放大器22不導通。如此，由放大器10所產生的低于轉變點α的所有放大僅僅通過使用載波放大器20來實現。
[0044]隨著輸入功率水平的增加，達到這樣的點(S卩，如圖2Α和圖2Β上標示的轉變點α)，在該點射頻(RF)輸入信號足夠大，以使得載波放大器20處在飽和的開始，并產生IV(歸一化的)的一致射頻輸出電壓-見圖2Α的線200的水平部分。當飽和的時候，可以通過一階原理將載波放大器20表示并建模為電壓源，以使得隨著輸入功率的進一步增大，Vcarrier保持在一(歸一化的)。由于阻抗變換器24和28 (在圖1中不出)，電壓Vpeaking小于一。隨著輸入功率的進一步增加，載波放大器20和峰值放大器22的操作移動超過轉變點α。峰值放大器開始導通，并貢獻具有調制由載波放大器20看到的阻抗的作用的電流Ipeaking，這隨后進一步允許載波放大器20貢獻附加的RF電流。在Vin/Vin max等于一的全驅動條件下，載波放大器20和峰值放大器22飽和并產生最大功率。
[0045]轉變點α的值可以由所期望的負載調制確定，這與載波和峰值放大器的功率容量有關。通常，轉變點α被選擇為I/(1+Pp/Pc)，其中Pp和Pc分別是峰值和載波放大器的功率容量。這是通過圖2B的線206描繪的來自峰值放大器22的電流在橫軸上的轉變點α以上的增加來示出。
[0046]在評估多赫蒂放大器的性能時，可以考慮當輸入功率水平在轉變點α的附近(以上和以下)的時候放大器的操作，以及考慮多赫蒂放大器在該區域的整體效率。多赫蒂架構的常規分析(其中載波和峰值放大器由理想的電壓和電流源表示)顯示，在轉變點α，總體多赫蒂放大器的效率僅僅由載波放大器決定；假設載波放大器是B類操作，則在Vin/Vin_= α處顯示π/4的效率值。該分析假設峰值放大器不構成貢獻，這是因為在理想化的模型中，在轉變點α處Ipeaking等于零。
[0047]在實際中，峰值放大器不是理想的電壓和電流源。由于峰值放大器的C類操作，使得在Vin/Vin maxW α以下轉變到α以上時，Ipeaking不會突然從零轉變到零之上。換句話說，在圖2Α和圖2Β的轉變點α處的線200和206中的尖角沒有準確地描繪出實際多赫蒂放大器的操作。在實踐中，對于Ipeaking和Vem1T，響應都是更漸變的。
[0048]圖3A和圖3B分別示出了具有修改的圖2A和圖2B的圖以描繪多赫蒂放大器在轉變點α附近的實際操作。如圖3Α所示，在轉變點α附近，載波放大器的電壓(由線200示出)并不突然地從增加轉變為達到最大值1.0V。代之以，如虛線302所示，轉變是漸變的。如此,在實際的放大器中，甚至在大于轉變點α的某些功率輸出電平處，載波放大器仍未達到完全飽和，再次地，與理想化的模型不一致。
[0049]類似地，如圖3Β所示，當峰值放大器在轉變點α附近開始導通的時候，峰值放大器的電流(由線206示出)不會突然地轉變。代之以，如虛線304所示，轉變是漸變的。如此，在實際的放大器中，即使在小于轉變點α的某些功率輸出，峰值放大器已經導通，與理想化的模型不一致。峰值放大器的這種早開啟特性有助于載波放大器不達到完全飽和，直到輸入高于轉變點α (見圖3Α的曲線302)。
[0050]除了效率之外，線性度也是放大器的另一種重要特性。放大器的線性度可以按照幅值對幅值失真(am/am)和幅值對相位失真(am/pm)來表示。圖4A是示出了多個am/am失真曲線的圖。圖4A中圖的縱軸示出了 am/am失真，而橫軸表示放大器(例如，圖1的放大器10)的功率輸出。線400是示出了完美線性度的理想化曲線，而線404描繪了常規放大器的劣化的am/am響應。本公開提供了改善的放大器裝置，其可以具有類似于線402示出的響應，其中線402描繪了優于常規裝置的改善的am/am響應，并且其更緊密接近理想化裝置的響應曲線。通常期望放大器的am/am失真特性盡可能靠近線400，并隨著增加驅動輸入而保持恒定，直到該放大器增益壓縮的點。
[0051]圖4B是示出了多個am/pm曲線的圖。圖4B的圖的縱軸示出了 am/pm失真,橫軸表示輸出功率。線406是示出了完美線性度的理想化曲線，而線410描繪了常規放大器的劣化的am/am響應。本公開提供了改善的放大器裝置，其可以具有類似于線408所示的響應，其中線408描繪了優于常規裝置的改善的am/pm響應，并且其更緊密接近理想化裝置的響應曲線。通常期望放大器的am/pm失真特性盡可能靠近線406，并隨著增加驅動輸入而保持恒定，直到該放大器增益壓縮的點。
[0052]因此，多種因素可能降低常規多赫蒂放大器的整體效率和線性度。首先，如圖3A和圖3B所示，峰值放大器開始導通的方式會降低裝置的效率。通常，期望峰值放大器對于低于α的信號電平保持在斷開狀態并是非導通的，并且對于高于α的信號電平突然開啟。于是，這種行為將模仿圖2Α和圖2Β所示的理想化載波和峰值放大器的響應。用于近似這種特性的通常方法是將峰值放大器偏置到C類模式操作，但這仍然導致不如圖3Α和圖3Β中描繪的理想行為。
[0053]此外，對于轉變點α和最大輸出之間的輸出電平，峰值放大器放大輸入信號，并產生信號分量，該信號分量矢量性地(vectorally)貢獻于載波放大器在放大器的求和節點生成的信號，導致非線性響應，影響了放大器的線性度。在實踐中，由于峰值放大器的C類偏置，在α和I之間的輸出電平處的峰值放大器的增益響應是非理想的，并實質性地貢獻于降低整體多赫蒂放大器的線性度。
[0054]為了減輕這些影響，有些放大器設計被配置來完全分離放大器內的載波路徑和峰值路徑。在這些裝置中，每個路徑具有其自己的發射器，其與其它發射器獨立地操作以給每個載波和峰值放大器提供輸入信號。雖然這種配置能夠精確控制輸入至每個載波和峰值放大器的信號，但是附加發射器導致了放大器的成本、尺寸和功耗的相當大地增加。
[0055]在本發明的系統和方法的實施例中，可變衰減器和相移器被定位在多路徑放大器裝置的放大器中的一個或多個放大器的輸入側處。例如，在具有載波放大器和峰值放大器的多赫蒂放大器中，可變衰減器和相移器可以只被定位在峰值放大器的輸入處，可以被定位在峰值放大器和載波放大器兩者的輸入處，或者，替代地，可以只被定位在載波放大器的輸入處。隨后可以控制或調整可變衰減器和相移器的配置，以成形被輸入至一個或多個放大器中的信號。以這種方式，可以利用可變衰減器和相移器來在轉變點α附近提供峰值放大器的更突然的開啟和/或關閉響應。此外，可以控制峰值放大器(以及，可選地，載波放大器)的輸入信號以產生可以更線性的、接近圖4Α和圖4Β所示的理想am/am和am/pm響應的放大器輸出。
[0056]例如，圖5描繪了具有設置在放大器的每個路徑上的可變衰減器和相移器的雙路徑放大器500。放大器500包括對準模塊或功率分離器501。功率分離器501將輸入信號劃分到多個放大路徑，其中每個放大路徑包括可變衰減器(例如，衰減器515、521中的一個)、可調節相移器(例如，相移器513、519中的一個)和放大器(例如，放大器535、539的一個)。
[0057]功率分離器501包括功率劃分器505，其具有用于接收輸入射頻信號(RFIN)的輸Λ 507,以及分別為第一和第二劃分器輸出的509、511。在對稱多赫蒂放大器中，功率劃分器505進行操作以將在輸入507處接收的輸入信號劃分或分離成兩個非常相似(在某些實施例中，具有相等功率)的信號。當所得到的信號分別小于輸入處的信號3分貝時，功率劃分器的這種相等功率形式可以被稱為3分貝(dB)劃分器。雖然3分貝劃分器是典型的，但是在一些應用中，在其它實施例中，可以制作和使用具有多個輸出或具有不相等信號的輸出的其它劃分器。
[0058]功率分離器501包括第一可調節相移器513和第一可變衰減器515，它們耦接到第一劃分器輸出509并被配置用于提供第一功率輸出517。應理解，該可調節相移器和可變衰減器可以以任何順序彼此耦接(例如，如圖所示，相移器在衰減器后，反之亦然)。功率分離器501包括第二可調節相移器519和第二可變衰減器521，它們耦接到第二劃分器輸出511并且被配置用于提供第二功率輸出523。如上所述，可以改變這些組件彼此耦接的順序。
[0059]在可調節功率分離器501的多種實施例中，第一和第二可調節相移器513、519分別被數字地控制(例如，使用接口 525)，并具有多個導致了不同級別相移的狀態。例如，第一和第二可調節相移器513、519可以分別具有8個相移的狀態，其中每個相移的狀態定義了以度表示的特定相移。在一個例子中，相移的狀態可以被分開大約6.5度。應理解，第一和第二可調節相移器513、519可以具有不同的相移的狀態，覆蓋不同的范圍，以及具有彼此不同的步長，雖然他們通常基本上相同。雖然被數字地控制，但是在很多實施例中，可調節相移器也可以是模擬相移器。
[0060]在功率分離器501的多種實施例中，第一可變衰減器，并且通常第一和第二可變衰減器515、521，每一都被數字地控制(例如，使用接口 525)，并具有多個衰減級別，其中衰減級別被分開若干分貝(dB)，在一個例子中，以0.5分貝分開衰減級別。第一和第二可變衰減器515、521每一個可以具有例如8個衰減狀態或衰減級別，但是在其它實施例中，它們可以具有更多或更少的衰減狀態或衰減級別。應理解，第一和第二可變衰減器可以具有不同的衰減狀態，覆蓋不同的衰減范圍，以及具有彼此不同的衰減步長，雖然他們那邊通常將基本上相同。雖然被數字地控制，但是在一些實施例中，可變衰減器也可以是模擬衰減器。
[0061]功率分離器501的一些實施例可以進一步包括可選的固定相移器，其被配置用于在分別在第一和第二功率輸出517、523處的第一和第二信號之間添加固定相移。在一些實施例中，這可以是被添加到一個放大路徑(例如，輸出509和功率輸出517之間的放大路徑，或輸出511和功率輸出523之間的放大路徑)的固定和預定相移(例如，90度)。
[0062]在某些應用(例如，在多赫蒂放大器503)中，將90度相移添加到放大器中的一個路徑，并可以用固定相移來偏移該放大器相移。在一些實施例中固定相移包括對于在第一功率輸出517處的第一信號在正或負方向上的相移(例如，負移λ/8，諸如負45度相移)，以及對于在第二功率輸出523處的第二信號在相反方向上的相移(例如，正移λ/8,例如正45度相移)。通過使用相反符號的45度相移，在功率輸出517、523處的信號之間產生90度相對相移。可以將相移器實現為分別具有電感性和電容性電抗的集總元件電路。
[0063]接口 525可以被配置和設置用于:響應于在輸入533處接收的輸入，設置功率分離器501的可調節相移器513、519和可變衰減器515、521。通過接口 525，可以配置控制器527來根據在本公開中描述的方法調整和改變功率分離器501。接口 525的輸入533 (或輸入/輸出)可以包括數據接口(例如，串行接口，諸如串行外圍接口(SPI)，未示出)。可以將數據接口(例如，SPI)實現在與功率分離器501相同的集成電路芯片(例如，單個硅或砷化鎵芯片)上，或者可以將數據接口和功率分離器501實現在不同的集成電路芯片(例如，兩個娃芯片、兩個砷化鎵芯片、或一個娃芯片(例如，用于SPI)和一個砷化鎵芯片(例如，用于功率分離器501)的組合)上。
[0064]通常，利用多個開關控制衰減器515、521和/或相移器513、519，所述開關典型地為固態或集成開關，諸如被實現為晶體管的開關。因此，可以將用于在所有衰減器515、521和相移器513、519中的所有開關的狀態信息提供給接口 525，并且接口 525用作一個或多個鎖存緩沖器，其輸出被設置和耦接以確保所有開關都處于合適的0Ν(導通)或OFF(關斷)狀態。可選擇地，可以將編碼值(例如，二進制值)或兩個或更多個編碼值提供給接口 525，其中每個編碼值為每個衰減器515、521和相移器513、519唯一地指定狀態。例如，如果所有相移器513、519和衰減器515、521是8狀態裝置，則可以對于每個使用3位編碼值以唯一地指定特定狀態。因此，在操作過程中，可以將4個這樣的編碼值提供給接口 525(例如，每個衰減器515、521 —個，并且每個相移器513、519—個)。然后，接口 525可以將每個編碼值轉換成用于每個衰減器515、521和相移器513、519的合適的控制信號(例如，開關控制信號)，并且鎖存這些值。在其它實施例中，可以將用于四個裝置513、515、519、521中的每一個裝置的相移和衰減的量發送到接口 525，并且接口 525可以確定適當狀態以實現期望的移位和衰減。在另一個替代實施例中，接口 525可以接收地址或偏移量，并且可以根據接收的地址或偏移量在查找表(未示出)中查找相位狀態和/或衰減器狀態信息。
[0065]控制器527耦接到RFIN507并且被配置來分析提供給放大器500的輸入信號。如下所述，通過分析該輸入信號，并且特別是該信號的幅值，控制器527可以被配置來通過使用接口 525操作可變衰減器515、521和相移器513、519中的一個或多個，以改善放大器500的效率和線性度。
[0066]放大器500的多赫蒂放大器503包括通過匹配網絡或電路(未示出)耦接到第一功率輸出517的主或載波放大器535，和通過匹配網絡或電路(未示出)耦接到第二功率輸出523的峰值放大器539。如本領域普通技術人員根據此處描述將理解的，主和峰值放大器535,539可以包括相對較低功率水平放大和相對較高功率水平放大的一級或多級。在替代實施例中，裝置500可以具有“反轉多赫蒂(inverted Doherty)”配置。在這樣的配置中，阻抗變換器或λ /4線相移元件547被連接在峰值放大器539的輸出和求和節點之間，而不是被連接在載波放大器535的輸出和求和節點之間。
[0067]載波和峰值放大器535、539通過相應的輸出匹配電路(未示出)耦接到多赫蒂組合器547和輸出節點549。多赫蒂組合器547被配置為使得載波放大器535提供對較低電平信號的放大，并且放大器535、539組合操作以提供對其中輸入信號超過轉變點α的較高電平信號的放大。這可以例如通過偏置載波放大器535以使得其以AB類模式操作，并偏置峰值放大器539以使得其以C類模式操作來實現。
[0068]放大器500可以有更復雜的實現方式，其中功率分離器501具有三個輸出，并且多赫蒂放大器503具有一個主放大器和兩個峰值放大器,例如,其中每個峰值放大器被偏置在不同的C類工作點。在這樣的實施例中，功率分離器501可以包括三個放大路徑(每個都包括可調節相移器和可變衰減器)。
[0069]在本系統的實施例中，通過控制器527操縱可變衰減器515、521和相移器513、519以成形被輸入至放大器(例如，載波放大器535和峰值放大器539)中一個或多個放大器的信號，以在轉變點α附近提供峰值放大器的更突變的導通和/或關斷響應。此外，可以控制在峰值放大器539處以及可選地在載波放大器535處的輸入信號以更緊密地接近圖4Α和圖4Β中所示的理想的am/am和am/pm響應。
[0070]參考圖5，在本系統的第一實現方式中，僅操縱可變衰減器521和相移器519以便成形至峰值放大器539的輸入信號。在這樣的實現方式中，可變衰減器515和相移器513是可選的，并可以從電路中移除以使得節點509和517彼此直接連接。然而，通常，可變衰減器515和521以及相移器513和519每一個都存在于放大器內，并且結合使用以成形被輸入至載波放大器535和峰值放大器539兩者的信號以提供優化的性能。
[0071]控制器527被配置來改變可變衰減器521和相移器519的狀態以改變峰值放大器539在轉變點α附件的導通特性，并從而改變峰值放大器539的輸出以更緊密接近放大器500的想的am/am和am/pm響應。
[0072]控制器527被配置來監視輸入信號RFIN，并根據可以隨時間而變化的輸入信號的包絡電壓的幅值改變可變衰減器521的衰減。在其它情況下，衰減可以根據峰值包絡電壓、平均包絡電壓、峰值包絡功率、平均包絡功率、或關于輸入信號的一些其它功率或電壓測量而變化。當包絡輸入信號的幅值在轉變點α之下時，可變衰減器521的衰減被設置為最大值。這降低了出現在至峰值放大器539的輸入處的RF電壓，迫使放大器進入非導通狀態，防止峰值放大器539在輸入信號在轉變點α之下時操作。相反，當輸入信號的幅值超過轉變點α的幅值時，將可變衰減器521的衰減設置為使得峰值放大器539能夠導通并正常操作的最小值。通常，可變衰減器521的最大衰減值取決于如由衰減器設計所提出的可變衰減器501的可用衰減范圍。對于給定的可變衰減器521設計,最大衰減可以是100%衰減。相反，最小衰減值可以是低于衰減器的最大衰減的衰減值。
[0073]通過在低于轉變點α時迫使峰值放大器539進入非導通狀態(通過將可變衰減器521的衰減設置為最大值)，以及在高于轉變點α時進入導通狀態(通過將可變衰減器521的衰減設置到最小值)，允許載波放大器535隨著輸入信號的增加并接近轉變點α而接近其飽和電壓而不受峰值放大器539的干擾，從而導致在轉變點α處更高的多赫蒂效率。相反，當輸入信號電平增加大于轉變點α時(在該點載波放大器535飽和)，允許峰值放大器539開始操作。在轉變點α和最大值之間的輸入信號幅值處，可變衰減器521可以表現出若干個衰減狀態。在轉變點α值附近，控制可變衰減器521以實現峰值放大器539中的電壓和電流的急劇轉變。在顯著高于α (但低于最大值)的輸入信號幅值處，可以進一步調整可變衰減器521和相移器519以改善放大器的am/am響應。
[0074]在一個實施例中，當操作可變衰減器521的衰減在最小和最大衰減值之間的時候，控制器527不直接將可變衰減器521從最小衰減狀態轉變為最大衰減狀態，反之亦然。相反，控制器527使可變衰減器521的衰減在輸入信號電壓的相對小的范圍上經過多個中間衰減級別。這個轉變過程(如圖6A中進一步詳細說明的)使得能夠實現峰值放大器539的平滑的但相對突變的導通。在一個替代實施例中，可以在最小和最大衰減狀態之間迅速地調節可變衰減器521 (例如，在一個步驟或在極少的步驟中)。然而，如果可變衰減器521在最小和最大衰減狀態之間過快地改變狀態(例如，通過直接從最大衰減轉變為最小衰減)，則衰減的這種變化可能會將瞬態信號引入到多赫蒂放大器的信號路徑中。
[0075]圖6A是示出了如何通過控制器527根據輸入信號RFIN的幅值設置可變衰減器521的衰減的圖。在圖6A中，縱軸以dB為單位表示了可變衰減器521的衰減，而橫軸表示了至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vin _)。應注意，圖6A中的橫軸不按比例繪制，并且橫軸上的點代表了特定值。
[0076]對于低于轉變點α的輸入電壓值，將衰減設置為最大值602。然而，隨著輸入電壓超過轉變點α，可變衰減器521的衰減減小。這種減小可以例如通過使可變衰減器521轉變通過位于最大衰減值602和最小衰減值604之間的多個衰減狀態或值來實現。轉變發生在小的但不為零的輸入電壓的范圍上。在一種實現方式中，轉變在轉變點α和點α+Χ之間發生，其中X在Vin max的大約1%和大約10%之間。當使可變衰減器521的衰減在最大和最小值之間轉變的時候，控制器527和接口 525被配置為以等于或大于輸入信號RFIN的包絡速率(envelope rate)的速率改變可變衰減器521的狀態。
[0077]隨著輸入電壓超過α +X，將可變衰減器521的衰減設置為最小值604。然而，在一些實現方式中，對于高于α +X的輸入信號幅值，可變衰減器521的衰減是變化的以改善am/am響應。
[0078]因此，在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。根據輸入信號的包絡的幅值，控制器527然后確定可變衰減器521的合適的衰減級別。這可以例如通過使用將特定輸入信號包絡幅值映射到特定衰減狀態或級別的查找表來執行。在可變衰減器521是模擬的某些情況下，可變衰減器521可以具有非常多的可能的衰減狀態。在這種情況下，可以連續地調整可變衰減器521的衰減通過衰減值范圍，而不是轉變可變衰減器521通過多個中間衰減狀態。在這種情況下，可以用最大衰減值602和最小衰減值604之間的直線或連續曲線替代在圖6A中描繪的衰減值的步長系列。
[0079]—旦識別了合適的衰減級別，控制器527與接口 525通信以將可變衰減器521設置為該特定衰減級別。為了確保及時地設置可變衰減器521的衰減級別，控制器527和接口 525被配置為以通常比輸入信號包絡速率快的速率調整可變衰減器521的衰減，例如在一個實現方式中，調整速率是輸入信號包絡速率的10倍那么快。
[0080]類似地，當可以改變可變衰減器521的衰減以改善放大器500的性能時，可以根據輸入信號改變相移器519的相移以改善放大器500的線性度。圖6B是示出了可以如何根據輸入信號RFIN的包絡的幅值設置相移器519的相移的圖。在圖6B中，縱軸表示了相移器519的相移,而橫軸表不了至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vin—max)。應注意，圖6A中的橫軸不按比例繪制，并且橫軸上的點代表了特定值。
[0081]對于低于轉變點α的輸入電壓值，可以將相移器519的相移設置為最小值606(例如，O度)。然而，隨著輸入電壓超過轉變點α，相移器519的相移增加，直到當輸入信號處于最大值(即，Vin/Vin max= I)的時候相移達到最大值608。選擇最大相移值以提供放大器的期望的輸出。在某些情況下，這可以是大約45度，但可以根據裝置而變化，并可以是顯著更大的。這種增加可以例如通過使相移器519轉變通過在最小相移值606和最大相移值608之間的多個相移狀態來實現。在相移器519是模擬的某些情況下，相移器519可以具有非常多的可能的相移狀態。在這種情況下，可以連續地調整相移器519的相移通過相移值范圍，而不是使相移器519轉變通過多個中間相移狀態。在這種情況下，可以用直線或連續曲線替代在圖6B中描繪的相移值的步長系列。可以選擇相移器519的相移增加(從而將相移引入到峰值放大器539的路徑)的速率，以例如補償當峰值放大器539的輸出功率增加時導致的峰值放大器539的相位失真(am/pm相移)。
[0082]因此，在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。根據輸入信號的包絡的幅值，控制器527隨后確定相移器519的合適的相移。這可以例如通過使用將特定輸入信號包絡幅值映射到特定相移的查找表執行。一旦確定了合適的相移，控制器527與接口 525通信以將相移器519設置為該特定相移。為了確保及時地設置相移器519的相移，控制器527和接口 525被配置為以通常比輸入信號包絡速率快的速率(例如，在一個實現方式中，調整速率為輸入信號包絡速率的10倍快)調整相移器519的相移。
[0083]在一些實現方式中，除了改變被輸入至峰值放大器539的信號的衰減和相移，控制器527還可以與接口 525組合來改變被輸入至載波放大器535的信號的衰減和相移。這可以例如通過以與根據上述方法改變可變衰減器521和相移器519的方式類似的方式操作可變衰減器515和相移器513來執行。
[0084]例如，圖7A是示出了可以如何根據輸入信號RFIN的包絡的幅值設置可變衰減器515的衰減的圖。在圖7A中，縱軸以dB為單位表示了可變衰減器515的衰減，而橫軸表示了至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vin _)。應注意，圖7A中的橫軸不按比例繪制，并且橫軸上的點代表了特定值。
[0085]可以選擇在圖7A中描述的衰減狀態映射以在放大器500的輸出處提供恒定增益。因為當峰值放大器539開始導通(在轉變點α )時，峰值放大器539的輸出可以影響載波放大器535的操作，所以可以降低可變衰減器515的衰減以補償通常出現在AB類增益曲線上的增益放縮行為(作為對于低于轉變點α的信號電平使載波路徑衰減的結果)，改善的增益響應是可能的。然而，在其它實現方式中，可變衰減器515的衰減特性可以是相反的，其中在低于轉變點α處具有最小衰減，并對于高于轉變點α的值具有增加的衰減。通常，根據Vin/Vin max調整可變衰減器515以補償載波放大器535的特性，從而在提供恒定的am/am失真方面改善了整個放大器500的線性度。還應注意，依賴于放大器的技術和其它設計約束，載波放大器535的am/am和am/pm特性可以變化很大，因此，圖7A和圖7B中所示的函數關系還可以根據放大器500的操作發生變化。
[0086]因此，在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。根據輸入信號的包絡的幅值，控制器527于是確定可變衰減器515的合適的衰減級另O。這可以例如通過使用將特定輸入信號包絡幅值映射到特定衰減級別的查找表來執行。
[0087]一旦識別了合適的衰減級別，控制器527與接口 525通信以將可變衰減器515設置為該特定衰減級別。為了確保及時地設置可變衰減器515的衰減級別，控制器527和接口 525被配置為以等于或快于輸入信號包絡速率的速率調整可變衰減器515的衰減。
[0088]類似地，當可以改變可變衰減器515的衰減以改善放大器500的性能時，可以根據輸入信號改變相移器513的相移以改善放大器500的線性度。圖7B是示出了可以如何根據輸入信號RFIN的包絡的幅值設置相移器513的相移的圖。在圖7B中，縱軸表示了相移器513的相移,而橫軸表不了至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vin—max)。應注意，圖7A中的橫軸不按比例繪制，并且橫軸上的點代表了特定值。
[0089]對于低于轉變點α的輸入電壓值，將相移器513的相移設置為最小值。然而，隨著輸入電壓超過轉變點α，相移器513的相移增加，直到當輸入信號處于最大值(即，Vin/Vin_= D的時候相移達到最大值。該增加可以通過例如使相移器513轉變通過位于最小相移值和最大相移值之間的多個相移狀態來實現。在相移器513是模擬的某些情況下，相移器513可以具有非常多的可能的相移狀態。在這種情況下，可以連續地調整相移器513的相移通過相移值范圍，而不是使相移器513轉變通過多個中間相移狀態。在這種情況下，可以通過直線或連續曲線替代在圖7B中描繪的相移值的系列步長。可以選擇相移器513的相移增加(從而將相移引入到峰值放大器539的路徑中)的速率，以例如補償當峰值放大器539的輸出功率增加時導致的載波放大器535的相位失真(am/pm移位)。在不同放大器實現方式中，圖7B中所示的相移可以具有不同形狀。例如，替代地，相移可以與圖7B中所示的相反，即，隨著輸入信號幅值的增加而相移減小。
[0090]因此，在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。于是，根據輸入信號的包絡的幅值，控制器527確定相移器515的合適相移。這可以例如通過使用將特定輸入信號包絡幅值映射到特定相移的查找表來執行。一旦確定了合適的相移，控制器527與接口 525通信以將相移器513設置為該特定相移。為了確保及時地設置相移器513的相移，控制器527和接口 525被配置為以通常比輸入信號包絡速率快的速率調整相移器513的相移，例如，在一個實現方式中，調整速率是輸入信號包絡速率快的10倍快。
[0091 ] 如上所述，通過操作可變衰減器521和相移器519，以及可選地，可變衰減器515和相移器513，可以改善峰值放大器539的導通特性以及改善放大器500的整體線性度。為了說明，圖8A和SB是描繪了理想化的多赫蒂放大器、常規的多赫蒂放大器、以及如上所述的包括了由控制器操作的可變衰減器和相移器的多赫蒂放大器500的操作的圖。每個圖示出了多赫蒂放大器的載波放大器和峰值放大器的數據。在圖8A中，線200示出了載波放大器的電壓，而線202示出了峰值放大器的電壓。在圖SB中，線204示出了載波放大器的電流，而線206示出了峰值放大器的電流。在這兩個圖中，電壓和電流值已被圍繞1.0的值歸一化。如在圖3A和圖3B中那樣，虛線302和304表示了常規多赫蒂放大器在轉變點α周圍的實際電壓和電流曲線。曲線802和804表示圖5的多赫蒂放大器在轉變點α周圍的電壓和電流曲線。
[0092]如圖8Α所示，在本發明的該放大器中，相比于常規裝置，載波放大器在超過轉變點α的減小的輸出處達到飽和電壓(見線802)。類似地，關于圖SB，相比于常規裝置，峰值放大器在更大的輸入功率水平處開始導通(見線804)。多赫蒂放大器500的這兩個屬性可以通過增強峰值放大器的有效導通特性實現更理想和更高效的多赫蒂功率放大器。
[0093]在本系統的實現方式中，參照圖5，控制器527可以可選地連接到峰值放大器539上的選通偏置調制輸入，如連接551所指示的。通過給峰值放大器539的選通偏置調制輸入提供特定的輸入電壓，控制器527可以控制放大器的選通電壓(gate voltage) (Vcjeaking),從而控制放大器的直流(DC)工作點。
[0094]在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。于是，根據述輸入信號的包絡的幅值，控制器527確定峰值放大器539的合適的操作模式。
[0095]當輸入信號包絡電平低于轉變點α時，控制器527將信號提供給選通偏置調制輸入以使峰值放大器539作為C類放大器操作并且不導通。這可以改善放大器500對于低功率輸入信號的效率。
[0096]然而，當輸入信號的包絡的幅值開始超過轉變點α時，控制器527將信號提供給選通偏置調制輸入以使峰值放大器539作為AB類放大器操作。這導致峰值放大器539開始導通，并且由于峰值放大器539作為AB類裝置操作，可以提供改善的線性度的附加好處。通常，峰值放大器539的靜態偏置點與輸入信號的包絡的幅值成比例。對于低于轉變點α的輸入信號包絡幅值，峰值放大器的靜態點將從深C類改變為AB類操作。通常，峰值放大器539的靜態點以類似于輸入信號調制的速率變化。
[0097]再次地，在一個實施例中，控制器527不以突變方式將峰值放大器539從作為C類裝置操作轉變到作為AB類裝置操作，反之亦然。代之以，在轉變點α附近的輸入信號包絡幅值范圍上轉變可以是漸變的。將峰值放大器的偏置從C類突然切換到AB類(反之亦然)可能導致以毛刺的形式的峰值放大器的增益(ΑΜ/ΑΜ)和相位(ΑΜ/ΡΜ)響應的突然改變，其反過來會妨礙整個放大器的線性度。另一方面，峰值放大器的偏置從C類逐漸轉變到AB類可以導致更平滑的增益和相位響應，從而改善放大器的線性度。然而，在替代實施例中，峰值放大器從C類轉變到AB類的偏置可以突變進行，而不管線性度的問題。
[0098]圖9是示出了可以如何根據至放大器的輸入信號的包絡的幅值，設置至峰值放大器539的選通偏置調制輸入的輸入的圖。在圖9中，縱軸表示了選通偏置調制輸入(Vepeaking)的電壓，而橫軸表不了至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vin—_)。應注意，圖9的橫軸不按比例繪制，并且橫軸上的點代表了特定值。
[0099]對于低于轉變點α的輸入電壓值，Vejjeaking被設置為使得峰值放大器539作為C類裝置操作。然而，隨著輸入電壓超過轉變點α，Ve praking增加，使峰值放大器539開始轉變到作為AB類裝置操作。這種增加可以例如通過將Vejjeaking轉變通過在最小Ve peaking值902和最大peaking值904之間的多個不同值來實現。轉變在一定范圍的輸入信號幅值上發生，在一個實現方式中，所述范圍從剛低于轉變點α直到最大輸入信號幅值。因為在低功率操作中，峰值放大器539被偏置在C類操作模式，并且選通電壓低于導通峰值放大器539所需的最低電壓，即使Ve peaking可以在轉變點α之前傾斜上升，峰值放大器539將不轉變到AB類操作模式，直到Vepeaking超過峰值放大器的閾值電壓。當在最小值和最大值之間轉變Ve,aking的值時，控制器527被配置為以等于或大于輸入信號RFIN的包絡速率的速率改變Vej)eaking。隨著輸入電壓超過轉變點α，將\ peaking設置為最大值904，從而使得峰值放大器539作為AB類裝置操作。
[0100]因此，在操作過程中，控制器527連續監視至放大器500的輸入信號RFIN的包絡的幅值。根據輸入信號的包絡的幅值，控制器527于是確定合適的Ve praking信號。這可以例如通過使用將特定輸入信號包絡幅值映射到特定衰減狀態的查找表來執行。為了確保及時地設置峰值放大器539的選通偏置調制輸入，控制器527被配置為以等于或快于信號包絡速率的速率調整Ve,king。
[0101]在該實現方式中，由于當導通時，峰值放大器539在AB類模式操作，因此放大器可以表現出改善的線性度。因而，上述的偏置改變技術可以被用于代替上面所討論的改變相移器513和519的技術以抵消非線性，其中該非線性由于峰值放大器539作為C類裝置進行操作而將被注入到放大器500的輸出。
[0102]即使如此，仍然可以通過可選地改變可變衰減器515和521的衰減來改善裝置的效率。例如，圖10是示出了組合圖9所示的選通偏置調制的改變可變衰減器515和521的衰減的方法。在圖10中，縱軸表不衰減,而橫軸表不至放大器500的歸一化輸入電壓(Vin/Vinjiax)。在低于轉變點α處，將可變衰減器515的衰減(由線1002表示)設置為使載波放大器535導通的相對低的值。相反，將可變衰減器521的衰減(由線1004表示)設置為相對高的值，從而迫使峰值放大器539進入非導通狀態。在高于轉變點α處，可變衰減器515和521的衰減被反轉，從而使峰值放大器539導通。在轉變點α附近，可變衰減器515和521在最大和最小衰減值之間平滑轉變。在一個例子中，其上可以發生轉變的輸入電壓的范圍可以在大約Vin max的1%至Vin max的10%之間。
[0103]通過使峰值放大器539在C類和B類操作模式之間轉變(如圖9所示)，以及改變可變衰減器515和521的衰減狀態(如圖10所示)，在某些情況下，放大器500的線性度可以得到改善。圖1lA是示出了多個am/am失真曲線的圖。圖1lA中的圖的縱軸表示am/am失真,而橫軸表示功率輸出。線1102示出了常規放大器的am/am失真。線1104示出了本發明的放大器的am/am失真，其中根據圖9改變峰值放大器539的操作類并根據圖10改變可變衰減器515和521的衰減狀態。類似地，圖1lB是示出了多個am/pm失真曲線的圖。圖1lB中的圖的縱軸表不am/pm失真,而橫軸表不功率輸出。線1106不出了常規放大器的am/pm失真。線1108示出了本發明的放大器的am/pm失真,其中根據圖9改變峰值放大器539的操作類，并根據圖10改變可變衰減器515和521的衰減狀態。
[0104]已參照雙路徑多赫蒂放大器裝置描述了各種方法和系統。然而，這些方法可以推廣到具有三個或更多個放大器路徑的多路徑放大器。因此，下面的對操作可變衰減器和相移器作以改善三路多赫蒂放大器的性能的描述可以推廣到具有N個放大器和相應數量的、所述N個放大器中的每個放大器開始導通的輸入信號幅值轉變點的多路徑放大器。
[0105]例如，圖12是包括一個載波路徑和兩個峰值路徑的三路多赫蒂放大器的簡化圖示。放大器1200包括連接到信號分離器1204的輸入1202 (RFIN)，其中信號分離器1204被配置來將輸入信號分離成數量與放大器1200中的路徑數量相等的多個輸出信號。放大器1200包括連接到載波放大器1212的載波路徑1206。第一峰值路徑1208連接到第一峰值放大器1214，以及第二峰值路徑1210連接到第二峰值放大器1216。通過多個相移元件1218和1220將載波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216的輸出組合在輸出節點1222處。包括阻抗1224的阻抗網絡起到給每個載波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216提供合適負載的作用。
[0106]在操作過程中，載波放大器1212被配置來放大相對低電平輸入信號。然而，隨著輸入信號幅值的增加，達到了第一點(轉變點α I)，其中第一峰值放大器1214在該點開始導通。此時，期望第二和第三峰值放大器1216、1218不導通。然而，隨著輸入信號幅值的不斷增加，最終達到第二峰值放大器1216開始導通的輸入功率水平(轉變點α2)。轉變點α 2表示大于轉變點α I的輸入信號幅值。在不同放大器實現方式中，轉變點α I和α 2的值可以由放大器的期望的負載調制來確定，其中該負載調制與載波放大器和兩個峰值放大器的功率容量相關。通常，將轉變點α I選擇為1/(1+Ppl/Pc)，而將α2選擇為1/(1+Ρρ2/(Pc+Ppl))，其中Ppc2、Ppl和Pc分別是兩個峰值放大器和載波放大器的功率容量。正如上面所討論的，在現實世界的裝置中，峰值放大器1214和1216在轉變點α?和α 2附近的操作導致放大器1200的低效和非線性操作。
[0107]放大器1200中的每個路徑包括可變衰減器(例如，1226、1228或1230)和相移器(例如，1232、1234或1236)，從而使得能夠調整至載波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216中每一個的輸入信號的衰減和相移。接口 1238連接到可變衰減器1226、1228和1230以控制其衰減狀態，并連接到相移器1232、1234和1236以控制其相移。
[0108]放大器1200包括控制器1240。控制器1240被配置來監視輸入1202處的輸入信號RFIN。根據輸入信號的幅值，控制器1240可以確定放大器1200的每個路徑中的可變衰減器和相移的適當配置。圖13Α、14Α和15Α是示出了可以如何根據輸入信號的幅值(橫軸)設置可變衰減器1228、1230和1226的衰減(縱軸)的圖。圖13B、14B和15B是分別示出了可以如何根據輸入信號的幅值(橫軸)設置相移器1234、1236和1232的相移(縱軸)的圖。
[0109]通常，對于小于轉變點α I的輸入信號電平，允許載波放大器1212操作，同時禁止峰值放大器1214和1216操作。因此，在低于轉變點α I的輸入電平處，將可變衰減器1228和1230的衰減狀態設置為最高值，以禁止峰值放大器1214和1216操作(見圖13Α和14Α)。當輸入信號幅值超過轉變點α I，但仍小于轉變點α 2時，允許峰值放大器1214操作，但仍禁止峰值放大器1216操作。如此，在大于轉變點α I但小于轉變點α 2的輸入電平處，將可變衰減器1228的衰減狀態設置為最小值(參照圖13Α)，但可變衰減器1230的衰減狀態保持高(見圖14Α)。當輸入信號的幅值超過轉變點α I和α 2的時候，允許峰值放大器1214和1216操作，并將可變衰減器1228和1230的衰減狀態設置為最小值以使能峰值放大器1214和1216的操作(見圖13Α和圖14Α)。
[0110]如上文所描述的雙路徑放大器的情況，每個可變衰減器1228和1230在最大和最小衰減狀態之間的轉變可以在輸入信號幅值范圍上進行。這樣，當可變衰減器1228或1230在最大和最小狀態之間轉變時，可變衰減器實際上轉變通過多個中間衰減值。這可以以類似于圖6Α所示的和如上所述的衰減狀態變化的方式執行，并可以防止由于衰減狀態變化太快而將瞬態信號引入到放大器1200的信號路徑。在一個實現方式中,在最大值和最小值之間的衰減狀態的轉變可以在等于Vin max的大約1%和大約10%之間的輸入信號幅值范圍上發生。
[0111]在一些實現方式中，也可以根據至放大器1200的輸入信號的幅值改變載波路徑1206的可變衰減器1226。如圖15Α所示，對于大于轉變點α I的輸入信號，可以減小可變衰減器1226的衰減。
[0112]此外，可以改變放大器1200的每個路徑的相移以改善放大器1200的線性度。此夕卜，這可以以與上面針對雙路徑放大器所描述的類似的方式對3路徑放大器執行。如圖13Β所示，當輸入信號的幅值超過轉變點α I并且峰值放大器1214開始導通時，相移器1234的相移可以增加以補償由于峰值放大器1214開始導通引起的注入到放大器1200輸出的非線性。類似地，如圖14Β所示，當輸入信號的幅值超過轉變點α 2并且峰值放大器1216開始導通時，相移器1236的相移可以增加以補償由于峰值放大器1216開始導通引起的注入到放大器1200輸出的非線性。
[0113]在一些實現方式中，也可以根據至放大器1200的輸入信號的幅值改變載波路徑1206的相移器1232。如圖15Β所示，對于大于轉變點α I的輸入信號可以調整相移器1232的相移。
[0114]裝置的一個實施例包括:具有第一路徑和第二路徑的放大器，連接到所述第一路徑的第一可變衰減器，以及耦接到所述第一可變衰減器的控制器。所述控制器被配置來:確定至所述放大器的輸入信號的幅值，當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
[0115]系統的一個實施例包括具有載波路徑和峰值路徑的多赫蒂放大器。所述多赫蒂放大器包括被配置來放大從所述載波路徑接收的信號的載波放大器和被配置來放大從所述峰值路徑接收的信號的峰值放大器。所述系統包括:耦接到所述載波路徑和所述峰值路徑的功率分離器，連接到所述峰值路徑的第一可變衰減器，以及耦接到所述第一可變衰減器的控制器。所述控制器被配置來:確定至所述多赫蒂放大器的輸入信號的幅值，當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
[0116]一種方法的實施例包括確定至放大器的輸入信號的幅值。所述放大器包括連接到所述放大器的第一路徑的第一可變衰減器。當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，所述方法包括將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，所述方法包括將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值。所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
[0117]本公開旨在解釋如何制作和使用根據本發明各種實施例，而不是限制本發明的范圍和精神。前述描述意圖不是窮盡性的，或將本發明限制到所公開的精確形式。根據上述教導可做出修改和變化。實施例被選擇并且被描述以提供本發明原則及其實際應用的的最好說明，以及使本領域所屬普通技術人員能夠在各種實施例中使用本發明，以及利用適合于所考慮的特定應用的各種修改來使用本發明。所有這些修改和變化在如所附權利要求(其在本申請的待決期間可能進行修改)所限定的本發明及其(在根據公平、合法以及公正地賦予的范圍解釋時的)等同物的范圍內。
【權利要求】
1.一種裝置，包括: 具有第一路徑和第二路徑的放大器， 連接到所述第一路徑的第一可變衰減器； 耦接到所述第一可變衰減器的控制器，所述控制器被配置來: 確定至所述放大器的輸入信號的幅值， 當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
2.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括連接到所述第一路徑的第一可調節相移器，并且其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的相移設置為第一相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的所述相移設置為第二相移值，所述第二相移值大于所述第一相移值。
3.根據權利要求2所述的裝置，進一步包括連接到所述第二路徑的第二可變衰減器，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的衰減設置為第三衰減值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的所述衰減設置為第四衰減值，所述第三衰減值不同于所述第四衰減值。
4.根據權利要求3所述的裝置，進一步包括連接到所述第二路徑的第二可調節相移器，并且其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的相移設置為第三相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的所述相移設置為第四相移值，所述第四相移值大于所述第三相移值。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述放大器是多赫蒂放大器，所述第二路徑是包括載波放大器的載波路徑，以及所述第一路徑是包括峰值放大器的峰值路徑。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中所述控制器被配置來設置連接到所述多赫蒂放大器的所述峰值路徑的所述峰值放大器的選通偏置。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述選通偏置設置為第一選通偏置電壓；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述選通偏置設置為第二選通偏置電壓，所述第二選通偏置電壓大于所述第一選通偏置電壓。
8.根據權利要求5所述的裝置，其中所述閾值等于l/(l+Pp/PC)，其中Pp是所述峰值放大器的功率容量，以及Pc是所述載波放大器的功率容量。
9.一種系統,包括: 具有載波路徑和峰值路徑的多赫蒂放大器，所述多赫蒂放大器包括載波放大器和峰值放大器，所述載波放大器被配置來放大從所述載波路徑接收的信號，所述峰值放大器被配置來放大從所述峰值路徑接收的信號的； 耦接到所述載波路徑和所述峰值路徑的功率分離器； 連接到所述峰值路徑的第一可變衰減器， 耦接到所述第一可變衰減器的控制器，所述控制器被配置來: 確定至所述多赫蒂放大器的輸入信號的幅值， 當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
10.根據權利要求9所述的系統，進一步包括連接到所述峰值路徑的第一可調節相移器，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的相移設置為第一相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的所述相移設置為第二相移值，所述第二相移值大于所述第一相移值。
11.根據權利要求10所述的系統，進一步包括耦接到所述載波路徑的第二可變衰減器，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的衰減設置為第三衰減值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的所述衰減設置為第四衰減值，所述第三衰減值不同于所述第四衰減值。
12.根據權利要求11所述的系統，進一步包括耦接到所述載波路徑的第二可調節相移器，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的相移設置為第三相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的所述相移設置為第四相移值，所述第四相移值大于所述第三相移值。
13.根據權利要求9所述的系統，其中所述控制器被配置來設置所述峰值放大器的選通偏置。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中所述控制器被配置來: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述選通偏置設置為第一選通偏置電壓；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述選通偏置設置為第二選通偏置電壓，所述第二選通偏置電壓大于所述第一選通偏置電壓。
15.根據權利要求9所述的裝置，其中所述閾值等于l/(l+Pp/PC)，其中Pp是所述峰值放大器的功率容量，以及Pc是所述載波放大器的功率容量。
16.—種方法,包括: 確定至放大器的輸入信號的幅值，所述放大器包括連接到所述放大器的第一路徑的第一可變衰減器； 當所述輸入信號的所述幅值小于閾值時，將所述第一可變衰減器的衰減設置為第一衰減值，以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可變衰減器的所述衰減設置為第二衰減值，所述第二衰減值小于所述第一衰減值。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述放大器進一步包括連接到所述第一路徑的第一可調節相移器，所述方法進一步包括: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的相移設置為第一相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第一可調節相移器的所述相移設置為第二相移值，所述第二相移值大于所述第一相移值。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述放大器進一步包括連接到所述第二路徑的第二可變衰減器，所述方法進一步包括: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的衰減設置為第三衰減值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可變衰減器的所述衰減設置為第四衰減值，所述第三衰減值不同于所述第四衰減值。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述放大器進一步包括連接到所述第二路徑的第二可調節相移器，所述方法進一步包括: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的相移設置為第三相移值；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述第二可調節相移器的所述相移設置為第四相移值，所述第四相移值大于所述第三相移值。
20.根據權利要求16所述的方法，其中所述放大器是多赫蒂放大器，所述第一路徑是包括峰值放大器的峰值路徑，以及所述第二路徑是包括載波放大器的載波路徑，并且所述方法還包括: 當所述輸入信號的所述幅值小于所述閾值時，將所述峰值放大器的選通偏置設置為第一選通偏置電壓；以及 當所述輸入信號的所述幅值大于所述閾值時，將所述選通偏置設置為第二選通偏置電壓，所述第二選通偏置電壓大于所述第一選通偏置電壓。
【文檔編號】H03F1/07GK104518739SQ201410513170
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2013年10月3日
【發明者】J·斯多丁格, R·S·安巴爾 申請人:飛思卡爾半導體公司